汽車正面碰撞乘員約束系統(tǒng)匹配研究.pdf

1、汽車碰撞安全性是當(dāng)前國(guó)內(nèi)研究的熱門課題。汽車碰撞安全性研究的核心是研究如何使乘員和車外人員在碰撞中減少傷害和死亡。本文依據(jù)某轎車建立了乘員約束系統(tǒng)仿真分析模型，提出了新型的乘員約束理論，并據(jù)此開(kāi)展了深入的研究。
　　 本文主要研究的內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：
　　 1、分析了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外汽車乘員約束系統(tǒng)中安全帶、安全氣囊、安全座椅的發(fā)展動(dòng)態(tài)，并根據(jù)汽車交通事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得出當(dāng)前汽車乘員約束系統(tǒng)在保護(hù)乘員的同時(shí)也存在乘員造成傷害的

2、風(fēng)險(xiǎn)，有必要開(kāi)發(fā)汽車智能乘員約束系統(tǒng)的結(jié)論。
　　 2、分析了當(dāng)前汽車智能乘員約束系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，分析了當(dāng)前汽車乘員約束系統(tǒng)（含智能乘員約束系統(tǒng)）存在的問(wèn)題：①安全帶約束不盡合理；②安全氣囊的展開(kāi)會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生傷害；③汽車座椅未能在汽車正面碰撞中對(duì)乘員提供有效的保護(hù)。
　　 3、本文提出新的汽車乘員約束系統(tǒng)理論及開(kāi)發(fā)汽車正面碰撞座椅坐墊調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)想，即在汽車正面碰撞前或碰撞中調(diào)節(jié)座椅坐墊使其增大與地板的夾角，對(duì)乘員能夠承

3、受較大載荷的髖部和腿部提供約束，以提高乘員約束系統(tǒng)的效率。并在此約束系統(tǒng)理論的指導(dǎo)下申請(qǐng)了《機(jī)動(dòng)車碰撞安全座椅》發(fā)明專利。
　　 4、在分析了臺(tái)車碰撞試驗(yàn)系統(tǒng)中現(xiàn)有的吸能裝置基礎(chǔ)上，對(duì)臺(tái)車試驗(yàn)中鋼筋阻尼吸能器的波形復(fù)現(xiàn)原理進(jìn)行了理論分析，研制開(kāi)發(fā)出了鋼筋阻尼吸能器，并根據(jù)單根鋼筋阻尼力隨臺(tái)車位移變化特性曲線，提出了試驗(yàn)中的鋼筋排布方案。試驗(yàn)結(jié)果表明該方案能夠較好地再現(xiàn)實(shí)車碰撞試驗(yàn)波形。
　　 5、采用MADYMO軟件建立

4、了包括汽車地板、防火墻、儀表板、加速踏板、擱腳板、風(fēng)擋與車頂系統(tǒng)、A柱及內(nèi)飾以及座椅等車體模型，建立了包括儀表板固定橫梁、轉(zhuǎn)向柱托架、傾角調(diào)整機(jī)構(gòu)、壓潰轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向盤等部件的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)模型，建立了包括氣囊網(wǎng)格模型、氣囊的折疊、安裝等安全氣囊模型，建立了包括安全帶卷收器（含安全帶預(yù)張緊和限力器）、高度調(diào)節(jié)器、固定的錨點(diǎn)帶扣等安全帶模型；選用MADYMO分析軟件中自帶的HybridⅢ男性第50百分位橢球假人進(jìn)行定位；將以上模型按實(shí)車工況定位，

5、定義各部件的特性、載荷等，定義各部件之間的接觸，從而構(gòu)建了完整的汽車碰撞分析乘員約束系統(tǒng)模型。該模型碰撞分析結(jié)果與實(shí)車碰撞試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。
　　 6、運(yùn)用所建立的碰撞仿真分析模型進(jìn)行不同座椅坐墊傾角仿真分析，結(jié)果表明在汽車碰撞時(shí)座椅坐墊傾角由10°增大到25°，能夠使頭部損傷下降21.4％，胸部損傷下降16.6％，而髖部損傷僅僅增加8.2％，腿部損傷依然較低。這說(shuō)明，采用座椅坐墊傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)能夠更好地對(duì)乘員提供碰撞保護(hù)。

6、>　　 7、選擇安全帶的剛度、安全帶預(yù)緊器預(yù)緊量、限力器限力水平、氣體發(fā)生器特性質(zhì)量流率、氣囊排氣孔面積、氣囊織物涂層的泄氣率、坐墊的剛度這七個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，采用ModeFRONTIER軟件進(jìn)行參數(shù)靈敏度分析，確定了乘員傷害指標(biāo)的主要影響因數(shù)。
　　 8、根據(jù)參數(shù)靈敏度分析結(jié)果，選用前六個(gè)項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)作為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，選用胸部組合損傷概率Pcombine作為優(yōu)化目標(biāo)，采用頭部損傷指標(biāo)、胸部累積3ms損傷值與設(shè)計(jì)變量的響應(yīng)面分析方法確